KR0129533B1 - Electromagnet with permanent magnet held by a cage - Google Patents
Electromagnet with permanent magnet held by a cageInfo
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명에 따른 전자석의 절반을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a half of an electromagnet according to the present invention.
제2도는 외측 극편(極片)의 사시도.2 is a perspective view of the outer pole piece.
제3도는 2개의 케이지(cage)들 중 하나의 확대 사시도.3 is an enlarged perspective view of one of two cages.
제4도는 고정된 자기 장치의 종단면도.4 is a longitudinal sectional view of a fixed magnetic device.
제5도는 제1도의 선 V-V에 따른 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG.
제6도는 내측 극편의 사시도.6 is a perspective view of the inner pole piece.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of drawing
11 : 권취부 11a,11b : 단부 플랜지11: winding-up
12 : 코어 14a,14b : 극 플랜지12:
16 : 내측 극편 17 : 영구 자석16: inner pole piece 17: permanent magnet
36 : 로우브 60 : 케이지36: lobe 60: cage
61 : 외측 극편 63, 64 : 리세스61:
75, 76, 77 : 횡단 부재 80 : 후크75, 76, 77: transverse member 80: hook
82,83 : 플랜지82,83: Flange
본 발명은 극성(polarized) 전자석에 관한 것이며, 특히 영구 극성 자석 및 이에 기계적으로 연결된 여러 부품들을 유지시키는 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to polarized electromagnets, and more particularly to a device for holding a permanently polarized magnet and various parts mechanically connected thereto.
FR-A-2,358,006호에 극성 전자석들이 공지되어 있는데, 상기 전자석에는 권취부(winding)에 상대적으로 근접한 내측 극편과 상기 권취부에서 먼 외측 극편 사이에 영구 자석이 삽입되어 있다. 권취부 내에서 축방향으로 이동할 수 있는 자성코어(core)는 각각의 단부에서 극 플랜지들을 보유하며, 상기 극 플랜지들 중 적어도 하나는 내측 극편 및 외측 극편에 각각 속한 2개의 자극면(pole face)사이의 공기 간극 내에 배치되어 있다.Polar electromagnets are known from FR-A-2,358,006, in which a permanent magnet is inserted between an inner pole piece relatively close to a winding and an outer pole piece far from the winding. An axially movable magnetic core in the winding has pole flanges at each end, at least one of the pole flanges having two pole faces respectively belonging to the inner pole piece and the outer pole piece. It is arranged in the air gap between them.
쌍안정 전자석 또는 단안정 전자석 중 어느 것이 바람직한가의 여부에 따라, 다른 극 플랜지는 내측 및 외측 극편들 사이의 또다른 공기 간극 내로, 또는 이와는 달리 다른 극편으로부터 이격된 위치에서 한 극편의 하나 또는 2개의 자극면의 근처에서만 연장된다.Depending on whether a bistable electromagnet or a monostable electromagnet is desired, the other pole flange may be in another air gap between the inner and outer pole pieces, or alternatively one or two poles of one pole piece at a position spaced apart from the other pole pieces. It extends only near the pole surface.
FR-A-2,358,006호는 주요하게는 특정 기능들을 기본적으로 수행하는 자기 회로들에 관한 것이다. 그러나, 상기 회로들을 경제적으로 구성하는 데에 있어서는 몇몇 문제점들이 있게 된다. 접착 연결은 용이하게 정밀하지 않으며, 보조 공기 간극들을 필요로 한다. 리벳 형태의 기계적 고정 시스템들들이 정밀도를 제공하려면 비용이 많이 들고, 자속(magnetic flux)에 영향을 미친다.FR-A-2,358,006 relates primarily to magnetic circuits that perform certain functions in principle. However, there are some problems in economically constructing the circuits. Adhesive connections are not easily precise and require auxiliary air gaps. Riveted mechanical fixation systems are expensive to provide precision and affect magnetic flux.
따라서, 본 발명의 목적은 조립이 용이하며 자기장에 유해한 효과가 방지되어 지정된 형태의 전자석 내의 2개의 극편과 영구 자석의 조립체에 영향을 미치는 단순하고, 효과적이며 정밀한 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a simple, effective and precise device that is easy to assemble and that deleterious effects on the magnetic field are avoided, affecting the assembly of two pole pieces and a permanent magnet in a designated type of electromagnet.
따라서, 본 발명은 유도 권취부와, 상기 권취부에 의해 감싸진 코어를 구비하는 제1 자기 장치와, 상기 권취부에 상대적으로 인접한 내측 극편 및 상기 권취부로부터 상대적으로 먼 외측 극편을 구비하는 제2 자기 장치와, 상기 외측 극편 및 내측 극편들 사이에 삽입된 영구 자석을 포함하고 있으며, 상기 제1 및 제2 자기 장치는 상호간에 이동할 수 있고, 상기 코어는 상기 내측 및 외측 극편들 사이에 형성된 공기 간극 내에 배치된 극 플랜지를 상기 권취부의 적어도 일 측면 상에서 보유하는, 전자석에 관한 것이다.Accordingly, the present invention provides a first magnetic device including an induction winding portion, a core wrapped by the winding portion, an inner pole piece relatively adjacent to the winding portion, and an outer pole piece relatively far from the winding portion. 2 a magnetic device and a permanent magnet inserted between the outer pole pieces and the inner pole pieces, wherein the first and second magnetic devices are movable between each other, and the core is formed between the inner and outer pole pieces. An electromagnet having a pole flange disposed in an air gap on at least one side of the winding.
본 발명에 따르면, 상기 전자석은 외측 극편 상에 스냅 체결된(snapped) 비자성(amagnetic) 케이지에 의해 특징지워지며, 이 비자성 케이지는 영구 자석의 자기 축에 대한 횡방향 이동에 대해 위치를 결정하고 보유시키는 장치에 의해 형성된 각각의 리세스(recess)를 영구 자석 및 내측 극편용으로 구비한다.According to the invention, the electromagnet is characterized by a nonmagnetic cage snapped onto the outer pole piece, the nonmagnetic cage being positioned for lateral movement with respect to the magnetic axis of the permanent magnet. And each recess formed by the retaining and retaining device is provided for the permanent magnet and the inner pole piece.
스냅 체결 방법(snapping)에 의한 조립 방법은 용이하게 정밀한 위치 결정을 가능하게 한다. 따라서, 상기 케이지는 외측 극편에 대해 정밀하게 위치될 수 있다. 이어서, 내측 극편의 정밀한 위치 결정이 발생할 수 있다.The assembly method by snapping makes it possible to precisely position easily. Thus, the cage can be precisely positioned relative to the outer pole piece. Subsequently, precise positioning of the inner pole piece may occur.
상기 케이지는 극편들 및 영구 자석을 영구 자석의 자기 축에 대한 횡방향 변위에 관하여 상호간에 위치를 결정하여 유지시킨다. 본 발명에 따르면, 자기 방향으로의 이동은 영구 자석에 의해 각각의 극편들 상에 발생되는 인력에 의해 효과적으로 대향된다는 것이 사실상 판명되었다.The cage holds and positions the pole pieces and the permanent magnets mutually with respect to the transverse displacement with respect to the magnetic axis of the permanent magnets. According to the present invention, it has been found that the movement in the magnetic direction is effectively opposed by the attraction force generated on the respective pole pieces by the permanent magnet.
본 발명의 적합한 실시예에서, 공기 간극으로부터 이격된 내측 극편의 측면에 대향하여, 상기 케이지는 외측 극편과 자기 접촉되어 코어의 제2 극 플랜지 및 외측 극편 사이의, 즉 상기 제2 극 플랜지가 상기 외측 극편에 대해 유지되는 위치및 제2 극 플랜지가 상기 로우브(lobe)에 인접하게 되는 위치 사이의 상대 운동 가능성이 있게 되는 공기 간극을 상기 외측 극편의 횡방향 영역과 함께 형성하는 자기 로우브용 리세스를 형성한다.In a suitable embodiment of the invention, opposite the side of the inner pole piece spaced from the air gap, the cage is in magnetic contact with the outer pole piece such that between the second pole flange and the outer pole piece of the core, i. Lee lobe for a magnetic lobe forming with the transverse region of the outer pole piece a possibility of relative movement between the position held with respect to the outer pole piece and the position where the second pole flange is adjacent to the lobe. To form a seth.
따라서, 단안정 전자석이 제공된다. 사실상, 이동 장치의 양 위치에서, 제2 극 플랜지는 외측 극편에 자기적으로 연결된다. 영구 자석은 이동 장치를 상기 영구 자석의 자기 회로가 폐쇄되는 위치, 예컨대 제1 극 플랜지가 내측 극편과 접촉하고, 이어서 상기 자기 회로가 코어, 제1 극 플랜지, 내측 극편, 영구 자석, 외측 극편 및 제2 극 플랜지를 통과하는 위치 내에 유지시키려는 경향을 갖는다.Thus, a monostable electromagnet is provided. In fact, at both positions of the moving device, the second pole flange is magnetically connected to the outer pole piece. The permanent magnet contacts the moving device in a position where the magnetic circuit of the permanent magnet is closed, eg the first pole flange is in contact with the inner pole piece, and the magnetic circuit is then the core, the first pole flange, the inner pole piece, the permanent magnet, the outer pole piece and There is a tendency to keep it in position through the second pole flange.
본 실시예에서, 상기 케이지는 외측 극편에 대해 적합한 위치로 상기 로우브를 유지시킨다. 이럼으로써, 외측 극편과 로우브를 판재 금속과 같은 단순한 1차 재료들로부터 각각 구비할 수 있게 된다. 대신에, FR-A-2,358,006호에는 외측 극편 및 로우브를 단일편으로 제공하거나 구조면에서 복잡한 단일편을 구성하도록 이들을 조립하는 것이 개시된다.In this embodiment, the cage holds the lobe in a suitable position with respect to the outer pole piece. This allows the outer pole piece and the lobe to be provided from simple primary materials, such as sheet metal, respectively. Instead, FR-A-2,358,006 discloses providing the outer pole piece and the lobe as a single piece or assembling them to form a single piece that is complex in structure.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 후속의 설명으로부터 자명하게 된다.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following description.
도시된 실시예에서, 전자석은 다부 플랜지(11a, 11b)들을 갖는 본체(11c)상에 권선(turn)이 형성된 권취부(11)를 구비한다.In the embodiment shown, the electromagnet has a winding 11 in which a turn is formed on the
제1 자기 장치 또는 이동 장치는 상기 권취부의 내부에서 축방향으로 활주하는 자기 코어(12)를 구비한다. 코어(12)는 상기 권취부의 플랜지(11a)를 초과하여 제1 극 플랜지(14a)를 보유하며, 플랜지(11b)를 초과하여 제2 극 플랜지(14b)를 보유한다.The first magnetic device or the moving device has a
전자석은 또한 제2 자기 장치 또는 고정 장치를 구비하며, 상기 제2 자기 장치는 권취부(11)에 상대적으로 인접한 내측 극편(16)과 2개의 대향 면(30a, 30b)들이 중앙 개구 (62a, 62b)를 갖는 직사각형 프레임 형태의 외측 극편(61)을 구비하며, 극플랜지(14a, 14b) 아래에 위치된 코어(12)의 단부(12a, 12b)들은 상기 중앙 개구(62a, 62b)를 갖는 직사각형 프레임 형태의 외측 극편(61)을 구비하며, 극 플랜지(14a, 14b) 아래에 위치된 코어(12)의 단부(12a, 12b)들은 사이 중앙 개구(62a, 62b) 내에서 활주가능하게 결합된다. 외측 극편(61)은 90도로 4회 굴곡된 자성 금속의 스트립(strip)으로 제조되어, 2개의 단부들이 상기 권취부의 축 VV'를 통과하는 평면(88) 상에서 상호 접촉된다. 따라서, 면(30a)은 2개의 반부 면(30'a, 30a)에 의해 구성된다. 상기 면(30a, 30b)들은 축 VV'에 대해 수직이다. 다른 2개의 섹션(29)들은 축 VV'에 대해 평행하고, 축 VV'를 통과하는 전자석의 대칭 평면에 대해서도 평행하다.The electromagnet also has a second magnetic device or a fastening device, which has an
외측 극편(61)의 각각의 섹션(29)의 축 VV'를 향해 선회된 면은 각각의 영구 자석(17)의 자극면 중 하나에, 예컨대 S 극면에 인접되어 있다. 축 VV'를 향해 선회된 각각의 자석 (17)들의 다른 자극면은 각각의 내측 극편(16)에 인접되어 있다.The face pivoted towards the axis VV 'of each
더욱이, 외측 극편의 각 섹션(29)의 축 VV'를 향해 선회된 면은 자성 재료로 제조되어 있고 자석(17)과 외측 극편(61)의 면(30b) 사이에서 축 VV'를 향해 연장되는 극성 로우브(36)와 자기 접촉된다. 각각의 극성 로우브(36)는 면(30b)의 평면과 평행하게 형탄한 평행 6면체형이다. 상기 면(30b)과 이를 향해 선회된 극성 로우브(36)의 면 (36a) 사이의 자유 거리(free distance)는 면(30a)과 각각의 내측 극편(16)이 면(30a)에 대해 위치하게 되는 단부 면(27a) 사이의 자유 거리와 동일하다. 각각의 로우브(36)는 자석(17) 및 인접 내측 극편(16)으로부터 이격되어 있다.Moreover, the face pivoted toward the axis VV 'of each
코어(12)의 극 플랜지(14a)는 내측 극편(16)의 단부 면(27a)과 외측 극편(61)의 면(30a) 사이에 각각 형성된 2개의 공기 간극(25a) 내에 결합되어 있다. 코어(12)의 다른 극 플랜지(14b)는 로우브(36)의 면(36a)과 외측 극편(61)의 면(30b)에 의해 각각 제공된 공기 간극(25b)들 내에 배치되어 있다. 더욱이, 극 플랜지(14a,14b)사이의 공간은, 극 플랜지(14a)가 상기 면(30a)과 접촉되어 있을 때 극 플랜지(14b)가 로우브(36)와 접촉하고, 극 플랜지(14a)가 내측 극편(16)의 면(27a)과 접촉 되어 있을 때 극 플랜지(14b)가 외측 극편(61)의 면(30b)과 접촉하도록 구성된다.The
따라서, 권취부가 여기화될 때, 코일 권취 방향에 대한 전류 흐름 방향을 고려하면 상기 코어(12)는 코어(12), 극 플랜지(14a), 외측 극편(61), 로우브(36) 및 극 플랜지(14b)를 통과하는 폐쇄 또는 거의 폐쇄된 자기 회로가 형성되는 전술한 제1위치(제1도에 도시된 위치)를 향해 압착된다. 상기 자기 회로는 영구 자석(17)들을 통과하진 않는다. 이러한 이유로, 상기 권취부(11)가 탈여기화될 때, 영구 자석(17)은 제2 극 플랜지(14b)가 외측 극편 (61)의 면(30b)과 접촉되어 있는 동안 제1 극 플랜지(14a)가 내측 극편(16)들과 접촉하는 전술한 제2 위치를 향해 이동 장치를 복귀시켜, 상기 자기 회로가 내측 극편(16)들과 유사하게 상호 나란히 자기적으로 장착된 영구 자석(17)들을 통해 폐쇄된다.Thus, when the windings are excited, the
본 발명에 따르면, 고정 자기 장치의 기계적 부착을 확실하게 하기 위해, 외측 극편(61)의 섹션(29) 중의 하나와, 자석(17)과, 내측 극편(16) 및 대응 로우브(36)와, 고정 케이지(60)로 구성되는 각각의 조립체가 제공된다.According to the invention, one of the
각 케이지(60)는, 축 VV'에 대해 평행하고 상기 섹션(29)들의 평면에 수직인 2개의 종방향 벽(73,74)으로 구성된다. 벽(73,74) 사이의 자유 공간은 외측 극편(61)의 섹션(29)들의 폭 p(제5도)와 동일하다. 작동 중에, 벽(73,74)은 대응 섹션(29)의 반대 측면들 상에 위치된다. 벽(73,74)의 외측 에지(edge)는 상기 섹션(29)의 외측 면과 동일한 높이로 되어 있다. 벽(73,74)에 각각 연결된 3개의 횡단 부재(75,76,77)들의 동일 평면의 표면(85,86',87)들은 상기 섹션(29)의 내측 면에 인접하게 된다.Each
2개의 단부 횡단 부재(75,77)는 전술한 위치에서 상기 섹션(29)의 내측 면에 대해 상기 케이지(60)를 스냅 체결하기 위해 외측 극편(61)의 리세스(63,64)와 각각 상호 작용하도록 설계된 각각의 후크(hook; 78, 80)를 보유한다.The two
횡단 부재(75)에 의해 수납되는 후크(78)는 벽(30a)를 향한 위치 결정 러그(lug)이다.상기 러그는 대응 섹션(29) 및 면(30a) 사이의 에지의 2개의 단부들에서 극편(61) 내에 마련된 리세스(63) 내에서 축VV'을 가로질러 유격(play)없이 결합되어 있다. 면(85)으로부터 이격된 측면 상에서, 러그(78)는 상기 케이지의 위치를 VV' 방향의 외측 극편에 대해 정밀하게 한정하기 위해 상기 면(30a)의 내측 면에 대해 지지되도록 설계된 견부(79)를 구비한다.The
각 후크(80)는 이를 보유하는 횡단 부재(77)와 함께 상기 면(30a)을 향해 개방된 U형 형상을 형성한다. 각 후크(80)는 상기 섹션(29)의 에지의 리세스(64)내에서 결합되도록 설계되어, 각 후크(80)의 단부 부분이 상기 섹션(29)의 외측 표면상에서 지지되면서 U형 중앙 구역(81)이 외측 면으로써 리세스(64)의 대응 에지에 대해 탄성적으로 지지되어 견부(79)가 상기 면(30a)에 대해 지지되도록 상기 케이지를 탄성적으로 압축한다.Each
횡단 부재(75,76)는 이들 사이에 영구 자석(17)과 동일한 치수를 갖는 리세스를 형성한다.The crossing
더욱이, 중간 횡단 부재(76)는 각각의 종방향 벽(73,74)의 내측 에지로 연장하는 날개부(76a)에 의해 축 VV'를 향해 연신되어 있다. 내측 극편(16)은 상기 날개부(76a)와 서로 대항하는 2개의 플랜지(82,83) 사이에 배치되어 있고, 각각의 내측 에지와 횡단 부재(75) 사이의 종방향 벽(73,74)에 의해 지지된다. 날개부(76a)와 플랜지(82,83)들 사이의 자유 공간은 극편(16)의 대응 치수와 동일하다. 그러나, 극편(16)은 전술한 외측 면(27a)이 상기 플랜지(82,83)의 외측 면과 동일 높이 가 되도록 상기 면(30a)을 향하고 상기 플랜지(82,83) 사이에 결합된 돌출부(27; 제4도 및 제6도)를 갖는다.Moreover, the
극편(16)을 보다 효과적으로 위치시키기 위해, 상기 극편은 종방향 에지 상에 횡방향 벽(74,73)들의 내측 에지의 대응 리세스(84, 86; 제3도) 내에 결합된 2개의 대향 귀부(91, 92; 제6도)를 구비한다. 상기 위치 결정 장치들이 제공되게 되면, 플랜지(82, 83)들은 생략될 수 있고, 내측 극편(16)은 측면 벽(73,74)의 대응 에지(71)의 높이까지 전체 폭으로 연장될 수 있다.In order to position the
섹션(29), 자석(17) 및 내측 극편(16)은 모두 벽(73,74) 사이의 자유 거리와 동일한 폭을 가지며, 상기 벽 사이에 단순하게 적층된다. 벽(73,74)들 및 횡단 부재(75,76)들은 섹션(29), 자석(17) 및 극편(16)을 자석(17)의 자기 축에 수직한, 예컨대 전자석의 대칭 평면에 대해 평행한 이동에 관한 것을 제외하고는 상호 간의 위치를 결정하지 않는다. 따라서, 인력에 의해 자석(17)은 극편(29, 16) 들이 자석(17)을 이탈하는 것을 방지한다. 벽(73, 74)의 높이는 작동 중에 상기 벽의 내측 종방향 에지가 극편(16)의 내측 면과 동일한 높이로 구성된다.The
더욱이, 상기 케이지는 횡단 부재(76, 77) 사이에 자성 재료의 단순한 평행 6면체형으로 구성되고 작동 중에 로우브(36)를 수납하는 리세스(72)를 형성한다. 로우브(36)는 작동 중에 날개부(76a)의 내측 에지를 따라 연장하고 극편(16)의 내측면을 따라 연장하는 면을 축 VV'를 향해 제공한다. 로우브(36)를 상기 섹션(29)을 향해 선회된 면이 상기 섹션에 대해 견고히 부착되는 상기 위치에 유지시키기 위해, 각각의 종방향 벽(73, 74)은 내측 에지를 따라 극성 로우브(36)를 보유하는 스냅밀폐 러그를 지지한다. 횡단 부재(76)와 날개부(76a)는 한 쪽의 로우브(36)와 다른 한 쪽의 자석(17) 및 내측 극편(16) 사이에 격벽(partition wall)을 형성한다.Moreover, the cage consists of a simple parallel hexagonal shape of magnetic material between the
크기를 감소시키기 위해서, 케이지(60)는 로우브(36)를 공기 간극 면(36a)이 플랜지(11b; 제1도)의 평면 BB'(제4도) 내에 사실상 위치하도록 유지시키고, 내측 극편(16)을 공기 간극 면(27a)이 다른 플랜지(11a; 제1도)의 평면 AA'(제4도) 내에 위치하도록 유지시킨다. 따라서, 전자석 내의 현저한 빈 공간들은 극 플랜지(14a, 14b)의 이동에 필요한 공간들이다.To reduce the size, the
양호하게는, 케이지(60)는 플라스틱 재료로 성형된 단일 부재로 제조된다. 그러나, 적어도 케이지의 특정 부분들을 비자성 금속, 특히 비자성 금속의 판재로부터 제조할 수 있다.Preferably, the
물론, 본 발명은 상술한 실시예들에 국한되는 것은 아니다.Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
본 발명은, 로우브(36)를 구비하지 않으며 그 내측 극편(16)이 하나는 면(30a)에 그리고 다른 하나는 면(30b)에 대면하는 2개의 대향 공기 간극 면을 갖는, 전자석에 특히 이용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 케이지는 (도면들에 도시된 바와 같은) 동일한 우측 부분과 축 VV'에 대해 수직인 평면에 대해 상기 우측 부분에 대해 대칭인 좌측 부분을 갖게 되나, 후크 장치는 제1도 내지 제6도의 실시예에 도시된 구조 내에 잔존하게 된다.The invention particularly relates to electromagnets, which are not provided with a
자석(17)의 인력이 자석의 자기 축에 평행한 운동에 대해 부착을 보장하기에 충분하지 않게 되면, 스냅 체결식 돌출부가 벽(73, 74)의 내측 에지를 따라 연신되어 내측 극편(16)을 또한 보유할 수 있게 된다.If the attractive force of the
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